专利名称：发光装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种发光装置及其控制方法。更具体地讲，本发明涉及这样一种发光装置及其控制方法，其能够优化驱动电压来防止对外围装置的压力，而不扭曲发光单元的光输出，因而改善了系统的效率。
背景技术：
传统的显示装置包括直光型阴极射线管(CRT)、平板显示器(FPD)以及前投影机和背投影机。示例性FPD包括液晶显示(LCD)面板和等离子体显示面板(PDP)。正在持续开发在一种类型或多种类型的显示装置中使用的新显示技术，例如有机场致发光(EL)、硅上液晶(LCOS)和数字光处理(DLP)。
利用LCD、LCOS或DLP技术的显示装置采用发光器件例如发光二极管(LED)作为光源。LED是点光源，并具有高亮度和优良的颜色再现性。由电流驱动的LED使输出电流的纹波分量最小化，以改善显示的图像的品质。此外，考虑到显示装置的特性，由电流驱动的LED需要具有响应特性快的驱动单元。为了实现这点，可使用线性电流源。
图1是示出传统的LED驱动装置的电路图。
传统的LED驱动装置10包括可变电压源12、控制逻辑单元14、低通滤波器16、晶体管18、电流控制单元20和发光单元22。
可变电压源12产生最佳电压，以改善驱动发光单元22时LED驱动装置10的效率。控制逻辑单元14监视电压Vd(即，Vo-VAK)，以控制可变电压源12的输出，并产生PWM信号，以利用所监控的电压产生将要施加到发光单元22的参考电压。低通滤波器16执行使由控制逻辑单元14产生的PWM信号平滑的功能。晶体管18与发光单元22串联连接，并利用从可变电压源12提供的电压产生LED驱动装置10中所需的恒定电流。电流控制单元20调整晶体管18产生的电流量。发光单元22包括从晶体管18接收恒定电流来发光的至少一个LED。
图2是描述根据传统的LED驱动装置的从可变电压源输出的可变输出电压和施加到发光单元的电流的波形的曲线图。
LED驱动装置10必须产生最佳电压，以使发光单元22发光。在LED驱动装置10中，控制逻辑单元14产生PWM信号，以在驱动阶段的早期输出恒定电压。控制逻辑单元14以这样的方式控制输出电压的最佳值，而保持该最佳值直到时间点t1，在时间点t1，可变电压源12已产生稳定的初始电压，这大大减小了时间点t1之后的PWM信号的脉冲宽度，从而降低了输出电压。
发光单元22发光的时间点是建立初始电压的时间点t1之后的点。从这个时间点开始，控制逻辑单元14产生电流指令值，使得电流控制单元20工作。这样，LED驱动装置监视在发光单元22的发射时间内以规则的间隔施加到晶体管的电压Vd，并且如果电压Vd高于预定的阈值Vth，则减小PWM信号的脉冲宽度，而如果电压Vd低于预定的阈值Vth，则增大PWM信号的脉冲宽度，从而使晶体管18的热损失最小化，并调整电压使得电压不影响发光单元22。
利用上述LED光源的显示装置根据将要显示的图像信号的亮度信息来改变输出电流的指令值。在这种情况下，必须根据图像信号的亮度变化来改变与输出电流的变化一致的施加到发光单元22的电压，使得光输出不被扭曲。也就是说，当暗图像被切换到亮图像时，输出电压必须迅速地从低值变化到高值。在这种情况下，如果切换速度低，则发光单元22会不产生足够量的亮度。相反，当亮图像被切换到暗图像时，输出电压必须从高值变化到低值。在这种情况下，如果切换速度低，则相应的高电压被施加到外围装置，这导致热损失发生。结果，显示装置的效率降低，因而必须相应地设计热辐射结构。
因此，需要改进的发光装置及其控制方法，其能够优化驱动电压以防止外围装置的压力，因而改善系统效率而不扭曲发光单元的光输出。
发明内容
本发明的示例性实施例解决至少上述问题和/或缺点，并提供至少下面描述的优点。因此，本发明的一方面是为了提供一种发光装置及其控制方法，其能够优化驱动电压以防止外围装置的压力，因而改善系统效率而不扭曲发光单元的光输出。
通过提供一种包括用于发光的发光单元的发光装置来基本实现上述和其它目标及优点，根据本发明的示例性实施例，所述发光装置包括电源单元，用于向发光单元提供驱动电压；控制单元，将先前施加到发光单元的第一电流水平与根据将要利用发光单元显示的图像信息的将要施加到发光单元的第二电流水平作比较，并基于比较结果控制施加到发光单元的电压电平。
所述控制单元可这样控制所述电源单元如果第二电流水平高于第一电流水平并且第二电流水平和第一电流水平之差高于阈值电流值，则控制单元通过将与第一电流水平相对应的电压电平增加特定的偏移电压来向发光单元施加驱动电压；而如果第二电流水平低于第一电流水平并且第一电流水平和第二电流水平之差高于阈值电流值，则控制单元通过将与第一电流水平相对应的电压电平减小特定的偏移电压来向发光单元施加驱动电压。
所述控制单元还可这样控制所述电源单元如果第二电流水平和第一电流水平之差低于阈值电流值并且驱动电压大于阈值电压电平，则控制单元通过将与第一电流水平相对应的电压电平减小校正值来向发光单元施加驱动电压，其中，如果第一电流水平和第二电流水平之差低于阈值电流值并且驱动电压小于阈值电压电平，则控制单元通过将与第一电流水平相对应的电压电平增加校正值来向发光单元施加驱动电压。
所述发光装置还包括存储器，所述存储器包括查询表，所述查询表用于存储将要施加到发光单元的电压电平的与第一电流水平和第二电流水平的比较结果相对应的校正值；所述控制单元可参照所述查询表调整将从电源单元输出的驱动电压的电压电平。
所述控制单元还可这样控制所述电源单元如果第二电流水平高于第一电流水平，则控制单元通过将与第一电流水平相对应的电压电平增加特定的电平来向发光单元施加驱动电压；而如果第二电流水平低于第一电流水平，则控制单元通过将与第一电流水平相对应的电压电平减小特定的电平来向发光单元施加驱动电压。
所述控制单元还可这样控制所述电源单元如果第二电流水平高于最小电流水平，则控制单元将第一电流水平与第二电流水平作比较；而如果第二电流水平低于最小电流水平，则控制单元通过将与第一电流水平相对应的驱动电压施加到发光单元。
在本发明示例性实施例的另一方面中，提供了一种控制包括用于发光的发光单元的发光装置的方法，所述方法包括将驱动电压提供到发光单元；将先前施加到发光单元的第一电流电平与根据将要利用发光单元显示的图像信息的将要施加到发光单元的第二电流水平作比较，并基于比较结果控制施加到发光单元的电压电平。
控制步骤可这样控制发光装置如果第二电流水平高于第一电流水平并且第二电流水平和第一电流水平之差高于阈值电流值，则通过将与第一电流水平相对应的电压电平增加特定的偏移电压来向发光单元施加驱动电压；而如果第二电流水平低于第一电流水平并且第一电流水平和第二电流水平之差高于阈值电流值，则通过将与第一电流水平相对应的电压电平减小特定的偏移电压来向发光单元施加驱动电压。
控制步骤可这样控制发光装置如果第二电流水平和第一电流水平之差低于阈值电流值并且驱动电压大于阈值电压电平，则通过将与第一电流水平相对应的电压电平减小校正值来向发光单元施加驱动电压，其中，如果第二电流水平和第一电流水平之差低于阈值电流值并且驱动电压小于阈值电压电平，则通过将与第一电流水平相对应的电压电平增加校正值来向发光单元施加驱动电压。
控制步骤可这样控制发光装置参照查询表来调整将要施加到发光单元的驱动电压电平，其中，所述查询表存储将要施加到发光单元的驱动电压电平的与第一电流水平和第二电流水平的比较结果相对应的校正值。控制步骤可这样控制发光装置如果第二电流水平高于第一电流水平，则通过将与第一电流水平相对应的电压电平增加特定的电平来向发光单元施加驱动电压；而如果第二电流水平低于第一电流水平，则通过将与第一电流水平相对应的电压电平减小特定的电平来向发光单元施加驱动电压。
控制步骤可这样控制发光装置如果第二电流水平高于最小电流水平，则将第一电流水平与第二电流水平作比较；而如果第二电流水平低于最小电流水平，则将与第一电流水平相对应的驱动电压施加到发光单元。
从下面结合附图的详细描述中，本发明的其它方面、优点和突出特征对本领域技术人员将变得明显，附图公开了本发明的示例性实施例。
从下面结合附图的描述中，本发明特定实施例的上述和其它方面、特征及优点将变得更加清楚，其中
图1是示出传统发光装置的电路图；图2是表示根据传统的发光装置的从可变电压源输出的可变输出电压和施加到发光单元的电流的波形的曲线图；图3是示出根据本发明示例性实施例的发光装置的构造的电路图；图4是示出根据本发明示例性实施例的控制发光装置的过程的流程图；图5是示出根据本发明另一示例性实施例的控制发光装置的过程的流程图。
整个附图中，相同的附图标号应被理解为表示相同的部件、特征和结构。
具体实施例方式
为了帮助全面理解本发明的实施例，提供了在说明书中定义的内容诸如详细的构造和部件，并且只是示例性的。因此，本领域普通技术人员应该认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可对这里所描述的实施例作出各种改变和修改。另外，为了清晰和简洁起见，省略对公知功能和构造的描述。
图3是示出根据本发明示例性实施例的发光装置的构造的电路图。
根据这个示例性实施例的发光装置100包括发光单元110、电源单元120、低通滤波器130、晶体管140、控制单元150和存储器170。
发光单元110向用于显示图像的屏幕(未示出)发光。这个示例性实施例的发光单元110可具有多个发光二极管(LED)作为光源。此外，发光单元110可具有各种颜色例如红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的发光二极管或者激光二极管。
电源单元120是用于向发光单元110提供恒定电压的电源。电源单元120向发光单元110输出可变电压，以使由控制单元150施加到晶体管140的电压Vd保持在恒定电平。优选地，电源单元120能够使电压从高于能够被施加到发光单元110的最大电压的电平变化到低于能够被施加到发光单元110的最小电压的电平。
低通滤波器130对从控制单元150接收的脉冲宽度调制(PWM)信号滤波，以产生模拟参考电压。
虽然在这个示例性实施例中使用低通滤波130，但是根据应用，可使用将数字信号转换成模拟信号的数模转换器(DAC)。可选地，如果需要，可使用模数转换器(ADC)来将输入到控制单元150的信号转换成数字信号。
晶体管140与发光单元110串联连接，并利用由电压单元120提供的电压产生发光装置100所需的恒定电流。
晶体管140可包括开关元件(未示出)例如场效应晶体管(FET)或双极结二极管(BJT)。晶体管140调整施加到FET的栅电极或BJT的基极的信号，从而控制流过集-射或漏-源的电流。因此，如果使用具有FET和BJT的电路，则能够以快速的开关速度将电流精确地提供到发光装置100的发光单元110，而不产生噪声。例如，由于在饱和区中在FET的漏-源中流动的电流保持为恒定值，而与施加到漏-源的电压无关，所以利用上述特性能够产生将要施加到发光单元110的恒定电流。
控制单元150可产生将要输入到电源单元120的参考电压，以控制电源单元120的输出电压。控制单元150可包括控制逻辑单元。例如，控制单元150能够利用数字逻辑单元例如微型计算机或现场可编程门阵列(FPGA)来产生PWM信号。
此外，这个示例性实施例的控制单元150基于将要输入的图像信息得到施加到发光单元110的电压的电流的量值(下文中称为“当前电流水平”)，并将当前电流水平与先前施加到发光单元110的电流水平(下文中称为“先前电流水平”)作比较。可通过在输入当前图像信息之前输入到发光装置100的先前图像信息得到先前电流水平。
控制单元150根据比较结果调整从电源单元120提供到发光单元110的电压的电平。如果先前电流水平高于当前电流水平，则将从电源单元110输出的驱动电压的电压电平减小选择的电平。如果先前电流水平低于当前电流水平，则将从电源单元110输出的电压电平增大选择的电平。控制单元150将先前电流水平与当前电流水平作比较，并相对于先前电流水平与当前电流水平之差来调整将要施加到发光单元110的驱动电压，从而快速地优化驱动电压的输出，而不扭曲发光单元110的光输出。
根据这个示例性实施例的控制单元150在初始驱动时间和正常驱动时间连续调整由电源单元120提供的驱动电压的电平。发光单元110的正常驱动时间指在初始驱动之后经过预定时间的点。即，发光单元110的正常驱动时间指从施加到发光单元110的电流和电压稳定时的时间到发光单元110的操作完成时的时间的时间段。
此外，控制单元150能够参照存储在存储器170中的查询表160来调整从电源单元120提供到发光单元110的驱动电压的电平。
控制单元150向电源单元120输出PWM信号，将从电源单元120输出的驱动电压的电平根据PWM信号的脉冲宽度而改变。
查询表160存储与先前电流水平和当前电流水平的比较结果相对应的施加到发光单元110的电压电平的校正值。表1是查询表的一个示例。
〔表1〕
控制单元150能够基于查询表160调整将要施加到发光单元110的驱动电压的电压电平。例如，如果先前电流水平比当前电流水平大3，则控制单元150参照查询表160通过减小PWM信号的脉冲宽度来调整电源单元120的驱动电压，以使将要施加到发光单元110的驱动电压减小校正值2。相似地，当发光装置100的控制单元150参照查询表160调整将要施加到发光单元110的驱动电压时，控制单元150能够更快地调整将要施加到发光单元110的驱动电压。
根据本发明示例性实施例的控制单元150能够存储关于驱动电压的电压电平的最大值和最小值的信息。这样，在控制单元150根据上述方法调整驱动电压的电压电平的同时，如果驱动电压的电压电平偏离最大值或最小值，则控制单元150确定发光单元110工作有误，或者即使驱动电压的电压电平达到最大值或最小值，控制单元150也确定是否有必要调整驱动电压的电压电平。
具体地讲，尽管驱动电压已达到最大值但如果施加到晶体管140的电压Vd仍低于阈值Vth，则根据本发明示例性实施例的控制单元150确定发光单元110处于断路状态。此外，尽管驱动电压达到最小值但如果施加到晶体管140的电压Vd高于阈值Vth，则控制单元150确定发光单元110处于接通状态。在这种情况下，具体范围可以为对于驱动电压的电压电平的电流水平的最大值和最小值之差。
图4是示出根据本发明示例性实施例的控制发光装置的过程的流程图。
控制单元150控制电源单元120向发光单元110施加驱动电压(S210)，使得发光单元120发光(S220)。控制单元150分析连续接收的图像信息，并得到将要施加到发光单元110的驱动电压的当前电流水平的值(S230)。
控制单元150确定在步骤S230中得到的当前电流水平是否高于施加到发光单元110的驱动电压的先前电流水平(S240)。结果，如果当前电流水平高于先前施加的先前电流水平(在S240中为“是”)，则控制单元150使将由电源单元120施加到发光单元110的驱动电压增大特定的电平(S250)。
然而，如果当前电流水平低于先前施加的先前电流水平(在S240中为“否”)，则控制单元150使将由电源单元120施加到发光单元110的驱动电压减小特定的电平(S245)。
图5是示出根据本发明另一示例性实施例的控制发光装置的过程的流程图。
控制单元150基于输入图像信息得到将要施加到发光单元110的驱动电压的当前电流水平值(S310)。
控制单元150确定得到的当前电流水平是否高于或等于最小电流水平(S320)。如果当前电流水平高于或等于最小电流水平(在S320中为“是”)，则控制单元150确定先前电流水平是否高于或等于当前电流水平(S330)。但是，如果当前电流水平没有高于或等于最小电流水平(在S320中为“否”)，则控制单元150保持将要施加到发光单元110的先前电压电平(S325)。
如果先前电流水平高于或等于当前电流水平(在S330中为“是”)，则控制单元150确定先前电流水平与当前电流水平之差是否高于或等于阈值(S340)。如果确定先前电流水平与当前电流水平之差高于或等于阈值，则能够确定将要施加到发光单元110的驱动电压的值是否突变。在这个实施例中，如果先前电流水平与当前电流水平之差高于或等于阈值，则将要施加到发光单元110的驱动电压的值是突变的。然而，如果先前电流水平与当前电流水平之差没有高于或等于阈值，则将要施加到发光单元110的驱动电压的值不是突变的。
如果先前电流水平与当前电流水平之差没有高于或等于阈值(在S340中为“否”)，则控制单元150确定将要施加到晶体管140的电压Vd的电压电平是否高于或等于阈值电压电平(S350)。如果先前电流水平与当前电流水平之差高于或等于阈值(在S340中为“是”)，则控制单元150控制电源单元120向发光单元110施加通过从先前电压电平减去PWM信号的偏移值而确定的驱动电压(S355)。
如果先前电流水平没有高于或等于当前电流水平(在S330中为“否”)，则控制单元150确定当前电流水平和先前电流水平之差是否高于或等于阈值(S345)。如果确定当前电流水平和先前电流水平之差没有高于或等于阈值(在S345中为“否”)，则控制单元150确定将要施加到晶体管140的电压Vd的电压电平是否高于或等于阈值电压电平(S350)。
如果将要施加到晶体管140的电压Vd的电压电平高于或等于阈值电压电平(在S350中为“是”)，则控制单元150向发光单元110施加通过参照查询表160从先前电压电平减去校正值而确定的电压电平(S362)。如果将要施加到晶体管140的电压Vd的电压电平没有高于或等于阈值电压电平(在S350中为“否”)，则控制单元150向发光单元110施加通过参照查询表160从先前电压电平加上校正值而确定的电压电平(S364)。
如果确定当前电流水平和先前电流水平之差高于或等于阈值(在S345中为“是”)，则控制单元150控制电源单元120向发光单元110施加通过将PWM信号的偏移值加上先前电压电平而确定的驱动电压(S366)。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，发光装置及其控制方法能够优化驱动电压，而不扭曲发光单元的光输出，因而改善了系统的效率。
虽然已经参照本发明特定的优选实施例示出和描述了本发明的特定的示例性实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节上对本发明作出各种改变。
权利要求
1.一种包括用于发光的发光单元的发光装置，包括电源单元，用于向发光单元提供驱动电压；控制单元，用于将先前施加到发光单元的第一电流水平与根据将要利用发光单元显示的图像信息的将要施加到发光单元的第二电流水平作比较，并基于比较结果控制施加到发光单元的电压电平。
2.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述控制单元这样控制所述电源单元如果第二电流水平高于第一电流水平并且第二电流水平和第一电流水平之差高于阈值电流值，则所述控制单元通过将与第一电流水平相对应的电压电平增加特定的偏移电压来向发光单元施加驱动电压；而如果第二电流水平低于第一电流水平并且第一电流水平和第二电流水平之差高于阈值电流值，则所述控制单元通过将与第一电流水平相对应的电压电平减小特定的偏移电压来向发光单元施加驱动电压。
3.如权利要求2所述的发光装置，其中，所述控制单元这样控制所述电源单元如果第二电流水平和第一电流水平之差低于阈值电流值并且驱动电压大于阈值电压电平，则所述控制单元通过将与第一电流水平相对应的电压电平减小校正值来向发光单元施加驱动电压，其中，如果第二电流水平和第一电流水平之差低于阈值电流值并且驱动电压小于阈值电压电平，则所述控制单元通过将与第一电流水平相对应的电压电平增加校正值来向发光单元施加驱动电压。
4.如权利要求1所述的发光装置，还包括存储器，所述存储器包括查询表，所述查询表用于存储将要施加到发光单元的电压电平的与第一电流水平和第二电流水平的比较结果相对应的校正值；其中，所述控制单元参照所述查询表调整将从所述电源单元输出的驱动电压的电压电平。
5.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述控制单元这样控制所述电源单元如果第二电流水平高于第一电流水平，则所述控制单元通过将与第一电流水平相对应的电压电平增加特定的电平来向发光单元施加驱动电压；而如果第二电流水平低于第一电流水平，则所述控制单元通过将与第一电流水平相对应的电压电平减小特定的电平来向发光单元施加驱动电压。
6.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述控制单元这样控制所述电源单元如果第二电流水平高于最小电流水平，则所述控制单元将第一电流水平与第二电流水平作比较；而如果第二电流水平低于最小电流水平，则所述控制单元通过将与第一电流水平相对应的驱动电压施加到发光单元。
7.一种控制包括用于发光的发光单元的发光装置的方法，包括向发光单元提供驱动电压；将先前施加到发光单元的第一电流电平与根据将要利用发光单元显示的图像信息的将要施加到发光单元的第二电流水平作比较，并基于比较结果控制施加到发光单元的电压电平。
8.如权利要求7所述的方法，其中，如果第二电流水平高于第一电流水平并且第二电流水平和第一电流水平之差高于阈值电流值，则通过将与第一电流水平相对应的电压电平增加特定的偏移电压来向发光单元施加驱动电压；而如果第二电流水平低于第一电流水平并且第一电流水平和第二电流水平之差高于阈值电流值，则通过将与第一电流水平相对应的电压电平减小特定的偏移电压来向发光单元施加驱动电压。
9.如权利要求8所述的方法，其中，如果第二电流水平和第一电流水平之差低于阈值电流值并且驱动电压大于阈值电压电平，则通过将与第一电流水平相对应的电压电平减小校正值来向发光单元施加驱动电压，其中，如果第一电流水平和第二电流水平之差低于阈值电流值并且驱动电压小于阈值电压电平，则通过将与第一电流水平相对应的电压电平增加校正值来向发光单元施加驱动电压。
10.如权利要求7所述的方法，其中，参照查询表来调整将要施加到发光单元的驱动电压电平，其中，所述查询表存储将要施加到发光单元的驱动电压电平的与第一电流水平和第二电流水平的比较结果相对应的校正值。
11.如权利要求7所述的方法，其中，如果第二电流水平高于第一电流水平，则通过将与第一电流水平相对应的电压电平增加特定的电平来向发光单元施加驱动电压；而如果第二电流水平低于第一电流水平，则通过将与第一电流水平相对应的电压电平减小特定的电平来向发光单元施加驱动电压。
12.如权利要求7所述的方法，其中，如果第二电流水平高于最小电流水平，则将第一电流水平与第二电流水平作比较；而如果第二电流水平低于最小电流水平，则将与第一电流水平相对应的驱动电压施加到发光单元。
全文摘要
本发明公开了一种发光装置及其控制方法。该发光装置包括电源单元，用于向发光单元提供驱动电压；控制单元，用于将先前施加到发光单元的第一电流水平与根据将要利用发光单元显示的图像信息的将要施加到发光单元的第二电流水平作比较，并基于比较结果控制施加到发光单元的电压电平。
文档编号G09G5/00GK101083057SQ20071000138
公开日2007年12月5日 申请日期2007年1月11日 优先权日2006年6月2日
发明者李尚勋, 姜正一 申请人:三星电子株式会社